Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02376782 2001-12-10
WO 00/78452 PCT/FR00/01718
Dispositif de mise en oeuvre d'une carte d'analyse, carte d'analyse et
procédé les mettant en oeuvre
DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif de mise en oeuvre d'une carte
d'analyse au sein de laquelle des chaînes réactionnelles et des transferts de
fluides sont
réalisés sous l'effet de moyens de contrôle internes à la carte ; ladite carte
comporte au
moins deux chaînes réactionnelles en parallèle, chaque chaîne étant constituée
d'au
moins deux transferts de fluides en série. L'invention concerne également une
carte
d'analyse et le procédé mettant en oeuvre le dispositif et la carte.
L'invention concerne également un système de transfert d'un flux fluidique
entre deux dispositifs ou cartes, ainsi qu'un procédé de transfert d'un flux
fluidique
entre deux dispositifs ou cartes, telles que décrites ci-dessus.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif ou consommable, par
exemple constitué par une carte, permettant de conduire une réaction ou au
moins deux
réactions parallèlement en son sein, qui est constitué par une surface
supérieure et une
surface inférieure reliées l'une à l'autre par un bord. Chacune des réactions,
isolées
physiquement l'une de l'autre, s'effectue dans au moins un canal indépendant
dans
lequel un flux fluidique peut être généré par des moyens de transfert.
L 'état de la technique est constitué par le document US-A-4, 585, 623 qui a
pour
objet un appareil pour réaliser rapidement à un endroit unique des essais
chimiques ou
immunochimigues. Cet appareil comporte un corps eh plastique moulé pouvant
être
miniaturisé, et présentant plusieurs tubes contenant des réactifs, un tube
contenant
l'échantillon et un tube de plus petite taille recevant la réaction. Chaque
tube étant
associé à un piston, il est possible d 'insérer l 'appareil dans un automate
programmable.
Cet appareil est relativement volumineux même si la miniaturisation est
3o possible, car il faut prévoir la position dudit appareil ainsi que des
différentes bielles
qui vont permettre d'actionner les pistons. De plus, il n'est possible
d'effectuer qu'une
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seule réaction avec un tel appareil, si plusieurs réactions doivent être
réalisées, il faudra
prévoir plusieurs appareils et également du temps pour charger ceux-ci avec
les réactifs
et échantillons adéquats.
Le document WO-A-97/27324 concerne une cassette pour conduire en parallèle
des réactions qui comporte une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie
pour le
transfert du ou des échantillons à introduire dans la cassette. Certaines
zones de la
cassette sont de construction particulière (chambre de Bursapak, soupape à
piston,
valve à bille), elles permettent, sous l'action d'une force extérieure
continue, de
maintenir un canal fermé.
1o Toutefois, cette construction comporte de nombreux inconvénients. Les deux
inconvénients principaux résident, d'une part, dans les risques de
contamination interne
de la cassette du fait que celle-ci est stockée avant son utilisation à la
pression
atmosphérique, et d'autre part, dans les moyens qui actionnent la cassette, au
niveau des
chambres de Bursapak, des soupapes à piston et des valves à bille, qui
nécessitent une
présence constante, dans le temps et l'intensité, pour maintenir les canaux
concernés en
position fermée. Cette contamination et/ou le non-maintien en position fermée
desdits
canaux peuvent entraîner des erreurs ultérieures lors de l'utilisation de la
cassette. Enfin
ledit maintien en position fermée nécessite un appareillage lourd et onéreux
qui rend le
coût d'utilisation de telles cassettes prohibitif.
Conformément à la présente invention, le dispositif proposé solutionne
l'ensemble des problèmes ci-dessus énumérés en proposant un consommable ou
carte
d'analyse fiable peu onéreuse à fabriquer et particulièrement simple à
utiliser, puisque
les vannes une fois actionnées ne nécessitent pas d'action extérieure pour
être
maintenues dans cette position.
A cet effet la présente invention, concerne un dispositif de mise en oeuvre
d'une carte
d'analyse au sein de laquelle des chaînes réactionnelles et des transferts de
fluides sont
réalisés sous l'effet de moyens de contrôle internes à la carte ; ladite carte
comporte au
moins deux chaînes réactionnelles en parallèle, chaque chaîne étant constituée
d'au
moins deux transferts de fluides en série, le dispositif comporte au moins un
actionneur
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par chaîne réactionnelle, et tous les actionneurs sont à une distance
constante les uns
des autres et préférentiellement les actionneurs sont équidistants. Ce
dispositif est
caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'avancement de la carte par
rapport
aux actionneurs, et/ou des moyens d'avancement desdits actionneurs par rapport
à
ladite carte.
Selon une variante de réalisation, les actions des actionneurs sur la carte
s'effectuent sensiblement perpendiculairement
- à la surface de ladite carte, où les actionneurs agissent, et/ou
- aux mouvements de la carte et de l'actionneur, l'un par rapport à l'autre.
l0 Selon une variante de réalisation, l'ensemble des actionneurs est monté sur
une
seule rampe, et chaque actionneur peut être actionné indépendamment des
autres.
Selon une variante de réalisation, la rampe est sensiblement rectiligne,
sensiblement perpendiculaire aux mouvements des actionneurs, décrits
précédemment,
et/ou sensiblement perpendiculaire aux mouvements de la carte et/ou du
dispositif par
rapport à la carte.
La présente invention concerne également une carte d'analyse mise en oeuvre
par le dispositif ci-dessus, la carte comporte au moins quatre moyens de
contrôle d'au
moins deux chaînes réactionnelles parallèles, chaque chaîne ayant au moins
deux
moyens de contrôle des transferts de fluides en série.
Selon un mode de réalisation, l'implantation des moyens de contrôle d'une
même chaîne réactionnelle est sensiblement rectiligne, et l'implantation des
moyens de
contrôle de transferts de fluides, associés à une position de la rampe,
définie
précédemment, est identique à l'implantation des moyens de contrôle associés à
une
autre position de ladite rampe.
Dans le cas où chaque chaîne réactionnelle comprend au moins un
compartiment de départ, un compartiment d'arrivée, un canal fluidique reliant
les deux
compartiments, une vanne faisant office de moyen de contrôle positionnée sur
ledit
canal fluidique, ladite vanne permettant de contrôler sur ledit canal, un flux
fluidique
généré par un moyen de transfert, la disposition des vannes sur la carte
d'analyse
permet le passage dudit flux fluidique entre le compartiment de départ et le
compartiment d'arrivée simultanément dans l'ensemble des chaînes
réactionnelles.
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Selon un mode de réalisation, les vannes sont disposées selon un axe
sensiblement rectiligne et à une distance constante les unes des autres,
préférentiellement les vannes sont équidistantes.
Selon un mode de réalisation, l'axe est perpendiculaire à un coté de la carte
d' analyse.
Selon un mode de réalisation, chaque vanne est constituée d'au moins un moyen
qui peut être déformé et entraîner la fermeture directement ou indirectement
du canal,
tel qu'un film flexible recouvrant tout ou partie de la face supérieure et/ou
inférieure de
la carte d'analyse.
l0 Selon un mode de réalisation, au moins un des compartiments est associé à
au
moins un volume tampon, et le volume tampon est situé sur la face opposée de
la carte
d'analyse par rapport au compartiment qui lui est associé.
Selon un mode de réalisation, chaque compartiment qui contient au moins un
réactif, devant être mis en contact avec l'échantillon ou un aliquote de cet
échantillon,
comporte des moyens de maintien en position d'une pastille, constituée d'un
agglomérat du ou des réactifs, le moyen de maintien en position étant à
distance du
fond dudit compartiment.
L'invention concerne enfin un procédé mettant en oeuvre le dispositif et la
carte
ci-dessus évoqués, il consiste à effectuer les étapes suivantes
- générer une variation de pression au sein de ladite carte par rapport à
l'extérieur, et
préférentiellement une dépression,
- introduire au moins un échantillon à analyser dans la carte,
- faire transiter chaque échantillon ou aliquote d'échantillon en vue de
l'analyse, et
- faire sortir de la ou conserver dans ladite carte une partie de chaque
échantillon
introduit.
Selon une variante, l'analyse consiste à effectuer les opérations suivantes
- dénaturation les ADN et/ou ARN,
- capture des ADN et/ou ARN sur des particules magnétiques,
- amplification desdits ADN et/ou ARN, et
- lecture de chaque échantillon ou aliquote d'échantillon en vue de savoir si
l'amplification a eu lieu.
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Selon une variante, l'analyse consiste préalablement à effectuer un
extraction,
par lyse cellulaire des cellules contenues dans un échantillon prélevé.
Selon une variante, l'analyse consiste préalablement à la dénaturation et
après
l'extraction, à effectuer une purification de l'échantillon extrait.
5 Selon une variante, l'analyse consiste après l'amplification à analyser la
nature
des transcrits par hybridation sur une biopuce.
Selon une variante et durant l'analyse, la carte fonctionne en position
inclinée
ou verticale.
Préférentiellement, la carte d'analyse se déplace pendant les différentes
étapes
1o et/ou opérations de manière séquentielle.
Toujours préférentiellement, la carte se déplace suivant deux axes
perpendiculaires pour mettre en regard les vannes et les moyens d'actionnement
des
vannes.
Les figures ci jointes sont données à titre indicatif et n'ont aucun caractère
limitatif quant à la portée des revendications. Ces figures permettront de
mieux
comprendre la présente invention.
La figure 1 représente une vue de face d'une carte d'analyse selon
l'invention.
La figure 2 représente une vue de face identique à la figure l, mais mettant
en
2o évidence le premier niveau de la carte, qui constitue le niveau de
dénaturation des ADN
et/ou ARN issus de l'extraction, et éventuellement de la purification.
La figure 3 représente une vue de face identique à la figure 1, mais mettant
en
évidence le deuxième niveau de la carte, qui constitue le niveau de capture
des ADN
et/ou ARN par les particules magnétiques et leur lavage.
La figure 4 représente une vue de face identique à la figure l, mais mettant
en
évidence le troisième niveau de la carte, qui constitue le niveau
d'amplification desdits
ADN et/ou ARN.
Enfin, la figure 5 représente une vue de face identique à la figure 1, mais
mettant en évidence le quatrième niveau de la carte, qui constitue le niveau
de lecture
de la réalisation de l'amplification et de transfert d'une partie de
l'échantillon vers
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d'autres fonctions, telles que fragmentation, marquage, hybridation sur puce
biologique
ou biopuce et lecture pour analyse finale.
La présente invention décrite sur les figures est particulièrement destinée à
permettre une analyse d'un échantillon en biologie moléculaire. Elle concerne
une carte
1 qui comporte un bord 2 délimitant deux surfaces planes parallèles l'une par
rapport à
l'autre, non référencées sur les figures.
Sur la figure 1, on remarque que la partie supérieure de ladite carte 1 est
constituée par un trottoir 3 qui comporte sur toute sa longueur un certain
nombre de
1o repères optiques 4. On note également sur les côtés de la carte 1, c'est-à-
dire au niveau
du bord 2, la présence d'un certain nombre d'orifices. Sur la partie gauche,
est présent
un orifice d'entrée d'un échantillon à analyser 5. Sur la partie droite de
ladite carte l, on
remarque également la présence de trois orifices dont l'un, référence 65, fait
office de
sortie d'une partie de l'échantillon à analyser. En fait, la carte l, une fois
utilisée,
contient toujours une partie de l'échantillon analysé. Seule, la portion
restante va
pouvoir sortir pour effectuer d'autres analyses.
Plus précisément, ladite carte 1 représentée sur cette figure 1, se situe
entre une
étape initiale où des cellules biologiques sont détruites au niveau de leurs
membranes
afin d'extraire l'ADN et/ou l'ARN qu'elles contiennent, il peut également et
2o éventuellement y avoir une purification, et une étape finale où les acides
nucléiques
sont testés sur des biopuces à ADN ou ARN par hybridation et détection.
Un tel procédé d'extraction, selon l'étape initiale, peut être par exemple
décrit
dans les demandes de brevets FR97/12164 déposée le 23 septembre 1997 et
FR98/09583 déposée le 23 juillet 1998 par la demanderesse. Afin que
l'extraction soit
plus efficace, il est également possible d'effectuer une purification de
l'échantillon,
selon la demande de brevet FR98/04878 déposée le 10 avril 1998 par la
demanderesse.
Selon l'étape finale, les acides nucléiques sont ensuite traités, par
fragmentation
et/ou marquege, afin d'être détectable sur une biopuce. C'est ce qui est bien
décrit dans
la demande de brevet FR98/07870 déposée le 17 juin 1998.
La carte, selon l'invention, permet d'analyser l'ADN et/ou l'ARN extrait selon
les procédés évoqués précédemment. Ainsi, on remarque sur cette figure 1,
qu'il y a
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sensiblement, comme cela est représenté à droite, quatre niveaux A à D au sein
de la
carte 1. Bien entendu, ces niveaux ne sont pas limitatifs, c'est-à-dire qu'il
est possible
d'avoir plus de compartiments ou plus de vanne ou autres, en fonction d'une
analyse
complémentaire que l'on veut effectuer. Sur cette figure, l'échantillon à
analyser est
traité du haut vers le bas, ceci n'est pas limitatif.
Ainsi, la partie A de la carte 1 constitue le premier niveau où l'ADN et/ou
l'ARN est dénaturé c'est-à-dire que les deux brins d'ADN sont séparés les uns
des
autres et/ou que le brin d'ARN est « nettoyés », c'est-à-dire que les
structures
secondaires sont éliminées.
Dans une deuxième étape, la partie B de la carte 1 constitue le deuxième
niveau
qui est un niveau de capture, c'est-à-dire que les ADN et/ou ARN sont capturés
par des
particules magnétiques elles-mêmes aimantées. Ces particules magnétiques ne
sont pas
représentées sur ces figures. Au niveau de ce deuxième niveau, il est
également
possible d'effectuer un lavage pour éliminer les substances qui n'ont pas été
capturées
par les particules magnétiques aimantées et qui ne nous intéressent donc pas.
On
effectue à la fin de cette étape un relargage des ADN et/ou ARN par rapport
aux
particules magnétiques par une action chimique par exemple ; puis les
particules
magnétiques sont ensuite aimantées seules, ce qui permet de libérer les acides
nucléiques qui passent dans le troisième niveau
2o Ce troisième niveau C est divisé en deux étapes distinctes, qui sont
réalisées
selon deux compartiments situés côte à côte. Dans le premier compartiment, on
effectue
un mélange avec des substances nécessaires à l'amplification, substances bien
connues
de l'homme du métier, tel que oligonucléotides, amorces et autres et un second
compartiment où est présente une enzyme permettant d'amplifier le mélange
acides
nucléiques cibles avec amorces et oligonucléotides etc.
Lorsque l'amplification est réalisée dans la partie C, les transcrits sont
transférés
dans la partie D où est effectuée une lecture en présence éventuellement d'un
marqueur.
Cette lecture, en fonction du résultat positif ou négatif, va entraîner le
transfert ou non
d'une partie de l'échantillon biologique récupéré, tout en bas de cette carte
1, via la
sortie 65 vers une autre carte ou un prolongement de cette même carte.
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D'ailleurs, il convient de signaler que l'étape initiale d'extraction d'ADN et
même de purification peut être effectuée soit sur une carte complémentaire
et/ou un
autre appareil, soit sur un prolongement de cette même carte 1. Le transfert
d'une carte
d'analyse vers une autre carte d'analyse est décrit dans la demande de brevet
FR98/11383 déposée le 8 septembre 1998 par la demanderesse.
Lorsque l'échantillon est en partie sorti au niveau de la sortie 65, il est
récupéré
afin de permettre de traiter les ADN et/ou ARN pour qu'ils puissent être mis
en contact
avec une biopuce, comme cela est expliqué dans la demande de brevet FR98/07870
déposée le 17 juin 1998 par la demanderesse.
l0
Les figures 2 à 5 montrent de manière plus précise et dans un contexte isolé
chaque niveau A à D.
Le niveau A est bien représenté à la figure 2. On remarque qu'au niveau de
~5 l'entrée 5 de l'échantillon à analyser, est présent un canal d'entrée 6
dans lequel
l'échantillon liquide peut pénétrer selon F1.
Il convient de noter dès à présent que sur ces figures l'ensemble des traits,
représentés en traits pleins, sont situés sur la face avant de la carte 1,
alors que les traits
discontinus représentent des éléments situés sur la face arrière de la carte
1. Néanmoins,
20 il est tout à fait possible d'envisager d'effectuer des trous traversants
pour certains
éléments tels que les compartiments, c'est par exemple le cas ici pour les
compartiments d'isolation thermique 39 et 59, cela sera exposé plus avant par
la suite.
Le flux F1 liquide de l'échantillon va donc pénétrer à l'intérieur de la carte
1
lorsque la vanne 7 d'entrée sera ouverte. Une telle vanne est décrite dans la
demande de
25 brevet FR98/11383 déposée le 8 septembre 1998 par la demanderesse, déjà
évoquée ci-
dessus. Une fois passée la vanne 7, le canal 6 se prolonge jusqu'à un
séparateur 8 de
l'échantillon, séparateur 8 qui fait office d'éclateur et de répartiteur de
l'échantillon
entre l'ensemble des chaînes réactionnelles. Sur le mode de réalisation
représenté sur
ces figures, on remarque qu'il y a trois chaînes réactionnelles. Bien entendu,
il est
30 nécessaire que la répartition du liquide soit équilibrée entre chaque
chaîne réactionnelle.
Pour se faire, la configuration de l'ensemble des canaux 9 de transfert
primaire du
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premier niveau de la carte 1 située entre le séparateur 8 et chaque
compartiment 10 de
dénaturation de premier niveau, répond à un certain nombre de critères qui
sont bien
exposés dans la demande de brevet FR99/03035 déposée le 9 mars 1999 comme cela
est bien représenté par exemple dans la figure 1 de cette demande. Ceci sera
également
vrai par la suite pour les autres niveaux B et C, le niveau D ayant un
compartiment de
convergence 60.
Chaque canal de transfert primaire 9 aboutit donc à un compartiment de
dénaturation 10, celui-ci ayant une position qui facilite l'écoulement par
simple gravité
du liquide en son sein, tout en utilisant la capillarité par l'intermédiaire
d'un moyen de
1o drainage 11 qui a déjà fait l'objet de description dans les demandes de
brevets
FR99/03034 et FR99/03035 déposées le même jour soit le 9 mars 1999 par la
demanderesse.
L'échantillon à analyser est donc guidé afin de tomber au fond du compartiment
10. Ce compartiment 10 est associé à un appareil permettant de casser les
bulles 12 qui
peuvent toujours être créées lors du passage d'un échantillon biologique dans
de petits
canaux 6, 9, etc.
Cet appareil 12 comporte un orifice de communication 13 qui relie l'appareil
12
à deux volumes tampon 15 situés de part et d'autres du compartiment 10. La
communication s'effectue entre l'orifice 13 et les volumes tampon 15 par
l'intermédiaire d'un canal de communication 14. L'appareil pour casser les
bulles 12,
l'orifice de communication 13, le canal de communication 14 et le volume
tampon 15
sont déjà bien décrits dans la demande de brevet FR99/03035 déjà citée ci-
dessus.
La seule différence réside dans le positionnement des deux volumes tampon 15
par rapport au compartiment 10. On remarque d'ailleurs sur cette figure
qu'entre deux
compartiments 10 adjacents, sont présents deux volumes tampon 15 mais
également
entre les deux volumes tampon 15 adjacents un compartiment 39 d'isolation
thermique
du premier niveau. Cette configuration permet d'avoir entre deux compartiments
10
adjacents trois volumes d'air qui font office d'isolateurs thermiques étant
donné que
dans ce premier niveau est effectuée une dénaturation de l'ADN et/ou de l'ARN
qui
nécessite une montée en température allant de 90 à 100°C. Ceci permet
d'éviter des
échauffements trop importants au niveau des échantillons liquides et
biologiques
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pouvant non seulement dénaturer mais détruire les acides nucléiques que l'on
souhaite
analyser.
Le volume des compartiments 10 étant très important, on note la présence au
centre de chaque compartiment 10 d'un plot 16 qui assure la rigidification
d'un film
5 flexible situé sur la face avant de la carte 1, et qui permet de délimiter
le réseau de
canalisations et de compartiments. Ce dispositif a déjà été décrit dans la
demande de
brevet évoquée précédemment FR99/03035.
La carte 1 fonctionne sensiblement dans une position verticale, l'échantillon
à
analyser qui a été introduit dans chaque compartiment 10 doit être positionné
dans la
1 o partie basse de ce compartiment 10. A ce niveau est présent un canal de
transfert
secondaire du premier niveau référencé 17. Ce canal permet de transférer les
aliquotes
de l'échantillon du premier niveau A vers le second niveau B via une vanne
d'accès 18
à ce deuxième niveau B. Le liquide est évacué selon F2.
Sur la figure 3, est représenté de manière explicite le deuxième niveau B, où
l'on retrouve la vanne 18 et l'échantillon à analyser sous forme d'aliquotes
en trois
parties qui est introduit selon F2. Après cette vanne 18, est présent un canal
de transfert
primaire 19 du second niveau B qui permet le transit de l'échantillon
biologique depuis
la vanne 19 vers le compartiment de capture 20. On retrouve à ce niveau
sensiblement
les mêmes caractéristiques qu'au premier niveau à savoir un moyen de drainage
21, un
2o appareil pour casser les bulles 22, un orifice de communication 23, orifice
de
communication permettant de relier, via un canal de communication 24,
l'appareil 22 à
deux volumes tampon 25.
On remarque par contre qu'il n'y a pas un seul plot de rigidification au
centre du
compartiment 20 mais trois petits plots 26 formant ensemble un triangle
sensiblement
isocèle. Cette configuration est particulièrement intéressante puisque à ce
niveau
lorsque la carte 1 n'est pas encore utilisée, une pastille est présente qui
est circonscrite
géographiquement entre ces plots 26, pastille qui n'est pas représentée sur
ces figures.
Cette pastille est en fait constituée de particules magnétiques agglomérées
qui vont être
utilisées par la suite dans le procédé.
L'objectif de cette configuration est de permettre un écoulement de chaque
aliquote de l'échantillon à analyser au sein du compartiment 20 sans que les
particules
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magnétiques soient dissoutes immédiatement et ne viennent ainsi remplir dès le
départ
les canaux sous-jacents. Ladite carte 1 est bien entendu en position
sensiblement
verticale ou inclinée comme c'était le cas précédemment et comme cela sera le
cas par
la suite.
En fait, il faut pour que la pastille de particules magnétiques soit dissoute
que le
niveau de liquide soit suffisamment haut pour atteindre le premier plot 26.
Ceci retarde
la dissolution des particules magnétiques, ce qui est particulièrement
avantageux.
On remarque également en partie inférieure la présence de deux canaux qui
permettent de diriger l'échantillon biologique ou tout autre liquide qui
viendrait à
1o transiter par le compartiment 20. Il s'agit pour chaque compartiment 20
d'une vanne 28
située à gauche, et d'une vanne 68 située à droite. La vanne 28 permet l'accès
au
troisième niveau à un liquide sortant selon F3. Ce transfert s'effectue par
l'intermédiaire d'un canal de transfert secondaire du deuxième niveau
référencé 27. Le
second circuit est en fait constitué par un canal individuel de sortie 64 du
liquide, quel
qu'il soit, situé dans le compartiment 20, ce canal se termine au niveau d'une
vanne de
sortie du deuxième niveau 68 qui est reliée elle-même à un canal collectif de
sortie 69
de ce deuxième niveau B.
En fait, l'ensemble des canaux 64 aboutissent tous à ce canal 69 qui est
collectif
et peuvent tous être ouverts ou fermés indépendamment par des vannes 68
portées par
chaque canal 64. Le canal 69 aboutit à une sortie 70 qui permet l'évacuation
selon F7
de n'importe quel liquide situé dans le compartiment 20. L'objectif de ce
deuxième
circuit 64, 68, 69 et 70, est de permettre d'effectuer, d'une part, une mise
sous vide de
l'ensemble des premiers et seconds niveaux, ce qui permet après avoir créer le
vide de
refermer l'ensemble des vannes 68 et, d'autre part, le transit sans autre
énergie du
liquide quel qu'il soit, c'est-à-dire de l'échantillon biologique à tester ou
du liquide de
lavage. De plus ce circuit permet d'effectuer également un lavage, qui est
utilisé dans
ce circuit référencé 64 et 68 à 70. Ainsi, lorsque les particules magnétiques
sont
dissoutes dans l'échantillon à analyser, les particules magnétiques vont
pouvoir fixer,
sur leur périphérie, les acides nucléiques. De telles particules magnétiques
ont par
exemple été décrites dans les demandes de brevet WO-A-97/45202 déposée sous
CA 02376782 2001-12-10
WO 00/78452 PCT/FR00/01718
12
priorité du 24 mai 1996 et PCT/FR99/00011 déposée sous priorité du 6 janvier
1998
par la demanderesse.
Lorsque les acides nucléiques sont fixés sur les particules magnétiques, il
est
possible par aimantation sensiblement perpendiculaire au plan de la carte 1
d'immobiliser les particules magnétiques ainsi associées aux acides nucléiques
sur les
parois da la carte 1 ou du film flexible et d'effectuer un rinçage, tout
simplement par
introduction d'un liquide soit par l'ouverture d'entrée 5 évoquée précédemment
mais
éventuellement et préférentiellement par l'entrée 61 d'un fluide inerte qui
permet le
lavage de l'ensemble des niveaux A et B, l'évacuation du fluide s'effectuant
bien
1o entendu au niveau de la sortie 70 selon F7. En fait, l'introduction d'un
fluide inerte
selon F6 au niveau de l'entrée 61 est préférable, car il s'agit d'un réseau en
association
avec le canal 62 d'entrée du fluide inerte et de la vanne d'entrée 63 d'un
fluide inerte
qui est complètement indépendant du réseau d'entrée de l'échantillon à
analyser ce qui
est un gage de sécurité pour l'analyse ultérieure à réaliser.
II est à noter que le canal 62 aboutit au séparateur de l'échantillon 8, ce
qui va
permettre l'ensemble de ce nettoyage des niveaux A et B.
Par l'intermédiaire de la vanne 28, le liquide à analyser va ensuite être
transférer
selon F3 vers le troisième C, c'est ce qui est bien représenté sur la figure
4. Ainsi, les
trois aliquotes de l'échantillon à analyser passent selon F3 au travers de la
vanne 28
ouverte et se dirigent vers le compartiment 30 via le canal de transfert
primaire 29 du
troisième niveau C de ladite carte 1.
On remarque dans ce troisième niveau C, la présence d'un nombre deux fois
supérieur de compartiments puisque chaque ligne réactionnelle comporte en
série deux
petits compartiments référencés 30 et 40 dont les fonctions seront décrites
plus loin. Le
compartiment 30 est identique au compartiment 40. Ils comportent tous les deux
des
caractéristiques semblables aux compartiments décrits précédemment et
référencés 10
et 20. On note par exemple la présence des moyens de drainage 31 et 41, des
appareils
pour casser les bulles 32 et 42, des orifices de communication 33 et 43, des
canaux de
communication 34 et 44 situés entre l'appareil 32 ou 42 et deux compartiments
tampon
35 et 45 pour chaque canal 34 et 44. Ces dispositions sont semblables aux
compartiments précédents.
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De manière interne aux compartiments 30 ou 40, on remarque la présence de
plots 36 et 46, qui sont semblables au deuxième niveau B et aux plots 26,
c'est-à-dire
qu'il y a pour chaque compartiment 30 ou 40 trois plots 36 ou 46, ces plots
formant les
sommets d'un triangle isocèle pouvant contenir une pastille de produit qui
sera
explicitée plus loin.
Entre les deux compartiments 30 et 40 de chaque ligne de réaction est présent
un canal de transfert intermédiaire 37 du troisième niveau C. Le long de ce
canal est
disposé une vanne 38 qui permet l'accès au second compartiment 40 du troisième
niveau C. En fait et comme ceci est le cas précédemment, le canal 37 relie la
partie
l0 inférieure du premier compartiment 30 à la partie sensiblement supérieure
du second
compartiment 40. En partie inférieure du compartiment 40, est présent un canal
de
transfert secondaire 47 du troisième niveau C de la carte 1. Ce canal 47
aboutit à une
vanne 48 qui permet l'accès au quatrième niveau D. A ce niveau, l'échantillon
à
analyser sort selon F4.
Comme évoqué précédemment, chaque compartiment 30 et 40 comporte en son
sein une pastille de produit, l'ensemble des compartiments 30 et 40 ayant pour
fonction
d'amplifier les ADN et/ou ARN qui ont été extraits, dénaturés et capturés aux
étapes
précédentes. Pour se faire, le premier compartiment 30 comporte au sein de ses
plots
36, une pastille contenant des produits permettant l'amplification comme des
oligonucléotides ou des amorces d'amplification éventuellement munies de
promoteurs,
etc. A ce niveau, le mélange s'effectue par dilution lorsque le liquide monte
dans le
compartiment 30 et vient au contact de cette pastille comme cela a été décrit
précédemment au deuxième niveau B avec les particules magnétiques. C'est
également
le cas au niveau du second compartiment 40 où les plots 46 contiennent une
autre
pastille qui elle renferme l'enzyme qui va permettre d'activer la réaction
d'amplification.
Il faut remarquer qu'au niveau du troisième niveau C, les compartiments
d'isolation thermique 39 et 59 ne sont pas présents. Ceux-ci ont été décrits
pour les
premier et deuxième niveaux. La raison est qu'il n'y a pas de température
importante à
exercer au niveau de cette amplification, lorsque l'on utilise par exemple une
technique
d'amplification transcriptionnelle, telle que la TMA. Bien entendu, on
pourrait utiliser
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tout autre technique d'amplification comme la PCR, auquel il peut être
nécessaire
d'ajouter également et à l'instar des niveaux A et B ces compartiments
d'isolation
thermique 39 et 59 décrits précédemment.
Le niveau D, qui constitue le quatrième niveau, est bien représenté sur la
figure
5. On remarque à nouveau la présence de la vanne 48 et l'arrivée du liquide
selon F4. A
ce niveau, il existe un petit canal de transfert primaire 49 du quatrième
niveau D. Ce
canal 49 aboutit au compartiment de lecture 50 par l'intermédiaire d'un moyen
de
drainage 51. On remarque que la structure de ce compartiment est différente
des
compartiments 10, 20, 30 et 40 précédents.
l0 On remarque la présence, perpendiculairement au canal de transfert 49, d'un
canal de transfert secondaire 57 du quatrième niveau D. Le canal de transfert
primaire
étant en position sensiblement verticale ou inclinée, le liquide qui se
déplace selon F4,
aura tendance par simple gravité à privilégier le passage depuis la vanne 48
vers le
compartiment 50. Il n'y aura donc pas à ce moment de transfert de fluide au
niveau du
canal 57. Le compartiment de lecture 50 va alors se remplir jusqu'au point
supérieur
dudit compartiment 50 où est présent un isolateur 56 qui est constitué d'un
canal
zigzaguant et comportant un certain nombre d'élargissements qui empêche le
liquide,
qui remplit le compartiment 50, de se déplacer au-delà de cet isolateur 56.
Ainsi,
l'isolateur 56 aboutit à un compartiment de convergence, également appelé
compartiment final 60, situé tout en bas de la carte et qui se retrouve
quasiment sur
toute la largeur de ladite carte 1. Lorsque l'isolateur 56 effectue son rôle,
le liquide qui
arrive F4 va avoir rempli complètement le compartiment 50 et le reste de
l'échantillon
va ensuite passer par le canal de transfert secondaire 57 évoqué précédemment.
Le
compartiment 50 va donc être utilisé par la suite pour effectuer une lecture
c'est-à-dire
pour révéler si l'amplification a bien été effectuée à l'étape précédente,
c'est-à-dire au
niveau C.
L'ensemble des aliquotes d'échantillon qui passe par les canaux 57 se retrouve
dans le compartiment de convergence 60. Le compartiment final 60, à l'instar
des
compartiments évoqués précédemment et référencés 10, 20, 30 et 40 mais non 50,
comporte également un appareil pour casser les bulles 52 représenté sur la
gauche de
cette figure. Ce compartiment comporte également un orifice de communication
53 qui
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permet la communication entre l'appareil 52 et l'ensemble des volumes tampons
55. On
remarque qu'il y a cinq volumes tampons 55, situés en arrière du plan de la
carte, alors
que l'isolateur 56 est dans ce plan. L'ensemble des volumes tampon 55 est
relié à
l'orifice 53 par l'intermédiaire d'un canal de communication 54.
5 Le compartiment de convergence 60 est assez volumineux d'où la présence d'un
certain nombre de plots de rigidification S 8 du film flexible, film qui est
non représenté
sur les figures.
A l'extrémité droite du compartiment de convergence 60 est présent un canal 66
appelé canal de sortie d'une partie de l'échantillon à analyser qui va être
dirigé soit vers
I o une autre partie de la carte 1 soit vers une autre carte comme cela est le
cas sur la
figure. Ainsi, le canal 66 remonte et aboutit à une vanne de sortie 67 elle-
même en
communication avec une sortie 65, par laquelle peut sortir une partie de
l'échantillon à
analyser selon F5.
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REFERENCES
1. Carte
2. Bord de la carte 1
3. Trottoir de la carte 1
4. Repère optique
5. Entrée de l'échantillon à analyser
6. Canal d'entrée de l'échantillon à analyser
7. Vanne d'entrée de l'échantillon à analyser
8. Séparateur de l'échantillon
l0 9. Canal de transfert primaire du premier niveau de la carte 1
10. Compartiment de dénaturation ou de premier niveau
11. Moyen de drainage
12. Appareil pour casser les bulles
13. Orifice de communication entre l'appareil 12 et au moins un volume tampon
15
14. Canal de communication entre l'appareil 12 et au moins un volume tampon 15
15. Volume tampon
16. Plot de rigidification du film flexible
17. Canal de transfert secondaire du premier niveau de la carte 1
18. Vanne d'accès au deuxième niveau
19. Canal de transfert primaire du deuxième niveau de la carte 1
20. Compartiment de capture ou de deuxième niveau
21. Moyen de drainage
22. Appareil pour casser les bulles
23. Orifice de communication entre l'appareil 22 et au moins un volume tampon
25
24. Canal de communication entre l'appareil 22 et au moins un volume tampon 25
25. Volume tampon
26. Plot
27. Canal de transfert secondaire du deuxième niveau de la carte 1
28. Vanne d'accès au troisième niveau
29. Canal de transfert primaire du troisième niveau de la carte 1
30. Premier compartiment d'amplification du troisième niveau
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31. Moyen de drainage
32. Appareil pour casser les bulles
33. Orifice de communication entre l'appareil 32 et au moins un volume tampon
35
34. Canal de communication entre l'appareil 32 et au moins un volume tampon 35
35. Volume tampon
36. Plot
37. Canal de transfert intermédiaire du troisième niveau de la carte 1
38. Vanne d'accès au second compartiment 40 du troisième niveau
39. Compartiment d'isolation thermique du premier niveau
l0 40. Second compartiment d'amplification du troisième niveau
41. Moyen de drainage
42. Appareil pour casser les bulles
43. Orifice de communication entre l'appareil 42 et au moins un volume tampon
45
44. Canal de communication entre l'appareil 42 et au moins un volume tampon 45
45. Volume tampon
46. Plot
47. Canal de transfert secondaire du troisième niveau de la carte 1
48. Vanne d'accès au quatrième niveau
49. Canal de transfert primaire du quatrième niveau
50. Compartiment de lecture et de transfert du quatrième niveau
51. Moyen de drainage
52. Appareil pour casser les bulles
53. Orifice de communication entre l'appareil 52 et au moins un volume tampon
55
54. Canal de communication entre l'appareil 52 et au moins un volume tampon 55
55. Volume tampon
56. Isolateur du compartiment 50
57. Canal de transfert secondaire du quatrième niveau de la carte 1
58. Plot de rigidification du film flexible
59. Compartiment d'isolation thermique du deuxième niveau
60. Compartiment de convergence ou final
61. Entrée d'un fluide inerte pour déplacer l'échantillon à analyser ou laver
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62. Canal d'entrée d'un fluide inerte
63. Vanne d'entrée d'un fluide inerte
64. Canal individuel de sortie du deuxième niveau de la carte 1
65. Sortie d'une partie de l'échantillon à analyser
66. Canal de sortie d'une partie de l'échantillon à analyser
67. Vanne de sortie de la carte 1
68. Vanne de sortie du deuxième niveau de la carte 1
69. Canal commun de sortie du deuxième niveau de la carte 1
70. Sortie associée au canal commun 69
1 o A. Partie de la carte constituant le premier niveau de dénaturation
B. Partie de la carte constituant le deuxième niveau de capture
C. Partie de la carte constituant le troisième niveau d'amplification
D. Partie de la carte constituant le quatrième niveau de lecture et de
transfert
F1. Entrée de l'échantillon à analyser
F2. Transferts des aliquotes de l'échantillon entre le premier et le second
niveaux
F3. Transferts des aliquotes de l'échantillon entre le second et le troisième
niveaux
F4. Transferts des aliquotes de l'échantillon entre le troisième et le
quatrième niveaux
F5. Transferts des aliquotes de l'échantillon entre le quatrième et le
cinquième niveaux
F6. Entrée d'un fluide inerte pour déplacer l'échantillon à analyser ou laver
F7. Sortie d'une partie de l'échantillon à analyser
